package com.peng.stack;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;

/**
 * @Author
 * @Description
 * @create 2020-12-17
 * @Modified By:
 */
public class PolandNotation {

  public static void main(String[] args) {

    //完成将一个中缀表达式转成后缀表达式的功能
    //说明
    //1. 1+((2+3)×4)-5 => 转成  1 2 3 + 4 × + 5 –
    //2. 因为直接对str 进行操作，不方便，因此 先将  "1+((2+3)×4)-5" =》 中缀的表达式对应的List
    //   即 "1+((2+3)×4)-5" => ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]
    //3. 将得到的中缀表达式对应的List => 后缀表达式对应的List
    //   即 ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]  =》 ArrayList [1,2,3,+,4,*,+,5,–]

    String expression = "1+((2+3)*4)-5";//注意表达式
    List<String> infixExpressionList = toInfixExpressionList(expression);
    System.out
        .println("中缀表达式对应的List=" + infixExpressionList); // ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]
    List<String> suffixExpreesionList = parseSuffixExpreesionList(infixExpressionList);
    System.out.println("后缀表达式对应的List" + suffixExpreesionList); //ArrayList [1,2,3,+,4,*,+,5,–]

    System.out.printf("expression=%d", calculate(suffixExpreesionList)); // ?



		/*

		//先定义给逆波兰表达式
		//(30+4)×5-6  => 30 4 + 5 × 6 - => 164
		// 4 * 5 - 8 + 60 + 8 / 2 => 4 5 * 8 - 60 + 8 2 / +
		//测试
		//说明为了方便，逆波兰表达式 的数字和符号使用空格隔开
		//String suffixExpression = "30 4 + 5 * 6 -";
		String suffixExpression = "4 5 * 8 - 60 + 8 2 / +"; // 76
		//思路
		//1. 先将 "3 4 + 5 × 6 - " => 放到ArrayList中
		//2. 将 ArrayList 传递给一个方法，遍历 ArrayList 配合栈 完成计算

		List<String> list = getListString(suffixExpression);
		System.out.println("rpnList=" + list);
		int res = calculate(list);
		System.out.println("计算的结果是=" + res);

		*/
  }


  //即 ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]  =》 ArrayList [1,2,3,+,4,*,+,5,–]
  //方法：将得到的中缀表达式对应的List => 后缀表达式对应的List
  public static List<String> parseSuffixExpreesionList(List<String> ls) {
    //定义两个栈
    Stack<String> s1 = new Stack<String>(); // 符号栈
    //说明：因为s2 这个栈，在整个转换过程中，没有pop操作，而且后面我们还需要逆序输出
    //因此比较麻烦，这里我们就不用 Stack<String> 直接使用 List<String> s2
    //Stack<String> s2 = new Stack<String>(); // 储存中间结果的栈s2
    List<String> s2 = new ArrayList<String>(); // 储存中间结果的Lists2

    //遍历ls
    for (String item : ls) {
      //如果是一个数，加入s2
      if (item.matches("\\d+")) {
        s2.add(item);
      } else if (item.equals("(")) {
        s1.push(item);
      } else if (item.equals(")")) {
        //如果是右括号“)”，则依次弹出s1栈顶的运算符，并压入s2，直到遇到左括号为止，此时将这一对括号丢弃
        while (!s1.peek().equals("(")) {
          s2.add(s1.pop());
        }
        s1.pop();//!!! 将 ( 弹出 s1栈， 消除小括号
      } else {
        //当item的优先级小于等于s1栈顶运算符, 将s1栈顶的运算符弹出并加入到s2中，再次转到(4.1)与s1中新的栈顶运算符相比较
        //问题：我们缺少一个比较优先级高低的方法
        while (s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(item)) {
          s2.add(s1.pop());
        }
        //还需要将item压入栈
        s1.push(item);
      }
    }

    //将s1中剩余的运算符依次弹出并加入s2
    while (s1.size() != 0) {
      s2.add(s1.pop());
    }

    return s2; //注意因为是存放到List, 因此按顺序输出就是对应的后缀表达式对应的List

  }

  //方法：将 中缀表达式转成对应的List
  //  s="1+((2+3)×4)-5";
  public static List<String> toInfixExpressionList(String s) {
    //定义一个List,存放中缀表达式 对应的内容
    List<String> ls = new ArrayList<String>();
    int i = 0; //这时是一个指针，用于遍历 中缀表达式字符串
    String str; // 对多位数的拼接
    char c; // 每遍历到一个字符，就放入到c
    do {
      //如果c是一个非数字，我需要加入到ls
      if ((c = s.charAt(i)) < 48 || (c = s.charAt(i)) > 57) {
        ls.add("" + c);
        i++; //i需要后移
      } else { //如果是一个数，需要考虑多位数
        str = ""; //先将str 置成"" '0'[48]->'9'[57]
        while (i < s.length() && (c = s.charAt(i)) >= 48 && (c = s.charAt(i)) <= 57) {
          str += c;//拼接
          i++;
        }
        ls.add(str);
      }
    } while (i < s.length());
    return ls;//返回
  }

  //将一个逆波兰表达式， 依次将数据和运算符 放入到 ArrayList中
  public static List<String> getListString(String suffixExpression) {
    //将 suffixExpression 分割
    String[] split = suffixExpression.split(" ");
    List<String> list = new ArrayList<String>();
    for (String ele : split) {
      list.add(ele);
    }
    return list;

  }

  //完成对逆波兰表达式的运算
	/*
	 * 1)从左至右扫描，将3和4压入堆栈；
		2)遇到+运算符，因此弹出4和3（4为栈顶元素，3为次顶元素），计算出3+4的值，得7，再将7入栈；
		3)将5入栈；
		4)接下来是×运算符，因此弹出5和7，计算出7×5=35，将35入栈；
		5)将6入栈；
		6)最后是-运算符，计算出35-6的值，即29，由此得出最终结果
	 */

  public static int calculate(List<String> ls) {
    // 创建给栈, 只需要一个栈即可
    Stack<String> stack = new Stack<String>();
    // 遍历 ls
    for (String item : ls) {
      // 这里使用正则表达式来取出数
      if (item.matches("\\d+")) { // 匹配的是多位数
        // 入栈
        stack.push(item);
      } else {
        // pop出两个数，并运算， 再入栈
        int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
        int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
        int res = 0;
        if (item.equals("+")) {
          res = num1 + num2;
        } else if (item.equals("-")) {
          res = num1 - num2;
        } else if (item.equals("*")) {
          res = num1 * num2;
        } else if (item.equals("/")) {
          if (num2==0){
            throw new ArithmeticException("除数不能为0");
          }
          res = num1 / num2;
        } else {
          throw new RuntimeException("运算符有误");
        }
        //把res 入栈
        stack.push("" + res);
      }

    }
    //最后留在stack中的数据是运算结果
    return Integer.parseInt(stack.pop());
  }

}

//编写一个类 Operation 可以返回一个运算符 对应的优先级
class Operation {

  private static int ADD = 1;
  private static int SUB = 1;
  private static int MUL = 2;
  private static int DIV = 2;

  //写一个方法，返回对应的优先级数字
  public static int getValue(String operation) {
    int result = 0;
    switch (operation) {
      case "+":
        result = ADD;
        break;
      case "-":
        result = SUB;
        break;
      case "*":
        result = MUL;
        break;
      case "/":
        result = DIV;
        break;
      default:
        System.out.println("不存在该运算符" + operation);
        break;
    }
    return result;
  }

}
